JP6812166B2

JP6812166B2 - Ozone generator, hydroponic cultivation device using the device, and ozone concentration control method

Info

Publication number: JP6812166B2
Application number: JP2016160600A
Authority: JP
Inventors: 勝久矢田
Original assignee: Toyo Valve Co Ltd
Current assignee: Toyo Valve Co Ltd
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2036-08-18
Also published as: JP2018027868A

Description

本発明は、養液栽培に好適なオゾン発生装置とそのオゾン発生装置を用いた養液栽培装置並びにそのオゾン発生装置で用いるオゾン濃度制御方法に関する。 The present invention relates to an ozone generator suitable for hydroponic cultivation, a hydroponic cultivation apparatus using the ozone generator, and an ozone concentration control method used in the ozone generator.

土壌を用いずに野菜や花などの作物を栽培する養液栽培は、露地栽培とは異なり、土地や環境条件の制約を受けることなく施設を設置することができる利点があるため、近年、盛んになりつつある。 Unlike open-field cultivation, hydroponic cultivation, in which crops such as vegetables and flowers are cultivated without using soil, has the advantage of being able to set up facilities without being restricted by land and environmental conditions, so it has become popular in recent years. Is becoming.

養液栽培では、作物の生育に必要な栄養成分を液肥と希釈水とを所定比率で混合した養液（培養液）を作物の根に連続的あるいは間欠的に供給して循環させながら作物を育成している。水耕栽培で発生する作物の主な病害としては、青枯病、萎ちょう病、根腐病などがあるが、これらの病害の原因となる病原菌が養液に混入した場合の殺菌は難しく、循環する養液により作物全体が病害を受けることになる。また、特に作物の根部に病害が発生した場合には、養液に農薬を投与することができないことから、病原菌が根に付着した段階で殺菌する必要がある。 In hydroponic cultivation, the nutrients necessary for the growth of the crop are mixed with liquid fertilizer and diluted water at a predetermined ratio, and the nutrient solution (culture solution) is continuously or intermittently supplied to the roots of the crop to circulate the crop. I'm training. The main diseases of crops that occur in hydroponics are bacterial wilt, wilt, and root rot, but it is difficult to sterilize when pathogens that cause these diseases are mixed in the nutrient solution. The circulating nutrient solution will damage the entire crop. In addition, especially when a disease occurs at the root of a crop, it is not possible to administer a pesticide to the nutrient solution, so it is necessary to sterilize the pathogen when it adheres to the root.

養液や栽培装置の殺菌には、殺菌消毒効果が顕著であるだけでなく、最終的には分解して酸素に戻り養液や作物に残らない特徴を有することから、オゾンによる殺菌消毒が注目されている。また、オゾンによる殺菌消毒では、養液や栽培装置の殺菌ができるだけでなく、オゾン濃度が０．３ｐｐｍ乃至０．８ｐｐｍの養液を栽培ベッドに循環させることにより、作物の根の表面に付着した病原菌を殺菌することもできるという効果もある。その一方で、養液のオゾン濃度が高過ぎると、却って作物の成長に悪影響を及ぼすため、植物に影響が出ない程度の濃度に管理されたオゾンを養液に長期間投入することにより、養液中の病原菌や作物の根に付着した病原菌を殺菌して減少させていく必要がある。 Not only is the sterilization and disinfection effect remarkable for sterilization of nutrient solution and cultivation equipment, but it also has the characteristic that it eventually decomposes and returns to oxygen and does not remain in the nutrient solution or crops, so sterilization and disinfection with ozone is attracting attention. Has been done. In addition, sterilization and disinfection with ozone not only sterilizes nutrient solutions and cultivation equipment, but also adheres to the root surface of crops by circulating nutrient solutions with an ozone concentration of 0.3 ppm to 0.8 ppm in the cultivation bed. It also has the effect of killing pathogens. On the other hand, if the ozone concentration of the nutrient solution is too high, it will adversely affect the growth of crops. Therefore, by adding ozone controlled to a concentration that does not affect the plants for a long period of time, the nutrient solution is nourished. It is necessary to sterilize and reduce pathogens in the liquid and pathogens attached to the roots of crops.

従って、養液栽培の養液や栽培装置を殺菌消毒するためにオゾンを使用するにあたっては、オゾン発生器のオゾン発生量を適切に制御する必要がある。一定濃度のオゾンを安定的に供給することができるようにしたオゾン発生装置としては、例えば、特許文献１のオゾン発生装置がある。このオゾン発生装置は、オゾナイザが生成したオゾンの濃度をオゾン濃度計により検出し、所望のオゾン濃度を安定して得られようにしている。 Therefore, when ozone is used for sterilizing and disinfecting nutrient solutions and cultivation equipment for hydroponic cultivation, it is necessary to appropriately control the amount of ozone generated by the ozone generator. As an ozone generator capable of stably supplying ozone of a constant concentration, for example, there is an ozone generator of Patent Document 1. This ozone generator detects the concentration of ozone generated by the ozonizer with an ozone densitometer so that the desired ozone concentration can be stably obtained.

しかしながら、オゾン濃度計は高価であり、オゾン濃度計を用いるとオゾン発生器の価格が高価となることから、オゾン濃度計を使用することなく安価に構成することができ、かつ実用上差し支えない程度の誤差でオゾン発生器が発生するオゾン濃度を測定する方法、及びオゾン濃度を制御する方法が求められている。 However, the ozone concentration meter is expensive, and if an ozone concentration meter is used, the price of the ozone generator becomes expensive. Therefore, it can be constructed inexpensively without using an ozone concentration meter, and there is no problem in practical use. There is a demand for a method for measuring the ozone concentration generated by the ozone generator and a method for controlling the ozone concentration.

オゾン濃度計を使用せずにオゾン濃度を制御する技術としては、特許文献２には、オゾン発生器に空気を供給する空気供給器とオゾン発生器との間に空気供給量を計測する流量センサを設け、この流量センサから得た流量を予め定めた設定流量となるように空気供給器をフィードバック制御し、オゾン発生器へ送られる空気量が常に一定の空気量となるようにしてオゾン発生量の変動を防止するオゾン発生器が記載されている。 As a technique for controlling the ozone concentration without using an ozone concentration meter, Patent Document 2 describes a flow sensor that measures the amount of air supplied between the air supply device that supplies air to the ozone generator and the ozone generator. The amount of ozone generated is such that the amount of air sent to the ozone generator is always constant by feedback-controlling the air supply device so that the flow rate obtained from this flow rate sensor becomes a predetermined set flow rate. An ozone generator that prevents fluctuations in the air is described.

また、特許文献３には、無声放電式オゾン発生装置において、原料ガス流量と放電電力との比と、オゾン濃度との間には一定の関係が成り立つことを利用して、必要なオゾン量に応じ、原料ガス流量又は放電電力を比率設定器を介し調整し、所定のオゾン濃度を得るようにしたオゾン濃度制御方法が記載されている。 Further, Patent Document 3 describes that in a silent discharge type ozone generator, the required amount of ozone is obtained by utilizing the fact that a certain relationship is established between the ratio of the raw material gas flow rate and the discharge power and the ozone concentration. Correspondingly, an ozone concentration control method is described in which the flow rate of the raw material gas or the discharge power is adjusted via a ratio setting device to obtain a predetermined ozone concentration.

特許文献４には、電源が供給する電力をオゾン発生器に流入する原料ガスの流量で割った比電力とオゾン発生器が生成するオゾン濃度との間の関係を表現した相関データを備え、原料ガス流量が変動した場合には、この相関データを用いてオゾン濃度の目標値と流量計が計測した流量とから放電電力をフィードフォワード制御し、一定濃度のオゾンを安定供給するオゾン発生装置が記載されている。 Patent Document 4 includes correlation data expressing the relationship between the specific power obtained by dividing the power supplied by the power source by the flow rate of the raw material gas flowing into the ozone generator and the ozone concentration generated by the ozone generator. When the gas flow rate fluctuates, the ozone generator that feeds forward the discharge power from the target value of ozone concentration and the flow rate measured by the flow meter using this correlation data and stably supplies ozone of a constant concentration is described. Has been done.

これ加え、特許文献５には、放電式オゾン発生器を備えたオゾン発生装置が記載されており、オゾン濃度等と電気特性の相関関係として、図５には原料ガス流量毎の電流とオゾン濃度との関係が、図６には原料ガス流量毎の電力とオゾン発生量との関係が示されている。 In addition, Patent Document 5 describes an ozone generator provided with a discharge-type ozone generator. As a correlation between ozone concentration and electrical characteristics, FIG. 5 shows the current and ozone concentration for each raw material gas flow rate. As for the relationship with, FIG. 6 shows the relationship between the electric power and the amount of ozone generated for each raw material gas flow rate.

特開昭５３−３４６９４号公報JP-A-53-34694 特開平２−２９３３０３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-293303 特開昭５４−１５５９９１号公報JP-A-54-15591 特許第４９６８８３９号公報Japanese Patent No. 4968839 特許第５５９５３９１号公報Japanese Patent No. 5595391

特許文献２に記載されたオゾン発生装置は、空気供給装置からオゾン発生器に供給される空気量が常に一定になるように空気供給装置を制御しているので、その空気量に応じたオゾン濃度を維持するためには有効であるが、オゾン発生器が生成するオゾンの濃度を簡単に変更することができない。 Since the ozone generator described in Patent Document 2 controls the air supply device so that the amount of air supplied from the air supply device to the ozone generator is always constant, the ozone concentration according to the amount of air is controlled. Although it is effective for maintaining the ozone, the concentration of ozone generated by the ozone generator cannot be easily changed.

特許文献３に記載されたオゾン濃度制御方法は、オゾン発生装置が原料ガス流量と放電々力との比を変更するための電気回路等を備える必要があり、オゾン発生装置の複雑化、高価格化を招くことになる。 The ozone concentration control method described in Patent Document 3 requires that the ozone generator is provided with an electric circuit or the like for changing the ratio between the raw material gas flow rate and the discharge force, which makes the ozone generator complicated and expensive. It will lead to the change.

特許文献４、特許文献５に記載されたオゾン濃度等と電気特性の相関関係は、水処理などに使用されるオゾン発生器に適用されるものであり、発生させるオゾン濃度が１００〜２００（ｇ／Ｎｍ^３）、オゾン発生量が１００（ｇ／ｈ）であり、オゾン発生能力が極めて大きなオゾン発生装置についてのものである。
これに対し、植物工場における養液栽培では、オゾン処理の対象となる処理水（養液）の量は、最大でも１００ｔ程度であり、通常は、１系統当たりの養液量は３０（ｔ）以下である。これらの養液にオゾン発生装置からオゾンを供給して殺菌・消毒処理する場合、養液量が１００（ｔ）程度の場合でも、必要とされるオゾン発生量は６（ｇ／ｈ）程度であり、培養液量が３０（ｔ）程度の場合では、２（ｇ／ｈ）程度のオゾン発生量で溶液中の細菌数を減少させることが可能である。したがって、少量のオゾン発生で足りる養液栽培用のオゾン発生装置に、特許文献４、特許文献５に記載されたオゾン濃度等と電気特性の相関関係を適用することはできない。 The correlation between the ozone concentration and the like described in Patent Documents 4 and 5 and the electrical characteristics is applied to an ozone generator used for water treatment and the like, and the generated ozone concentration is 100 to 200 (g). / Nm ³ ), the ozone generation amount is 100 (g / h), and the ozone generation capacity is extremely large.
On the other hand, in the nutrient solution cultivation in a plant factory, the amount of treated water (nutrient solution) to be treated with ozone is about 100 tons at the maximum, and the amount of nutrient solution per system is usually 30 (t). It is as follows. When ozone is supplied to these nutrient solutions from an ozone generator for sterilization and disinfection, the required ozone generation amount is about 6 (g / h) even when the amount of nutrient solution is about 100 (t). When the amount of the culture solution is about 30 (t), it is possible to reduce the number of bacteria in the solution with an ozone generation amount of about 2 (g / h). Therefore, it is not possible to apply the correlation between the ozone concentration and the like described in Patent Documents 4 and 5 and the electrical characteristics to the ozone generator for hydroponic cultivation, which requires only a small amount of ozone to be generated.

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、高価なオゾン濃度計を使用することなく、実用上許容できる誤差でオゾン濃度を制御することができるオゾン濃度制御方法、この制御方法を用いて簡単な構造で構成された養液栽培に好適なオゾン発生装置、並びこのオゾン発生装置を用いた養液栽培装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above problems, and an object of the present invention is to control the ozone concentration with a practically acceptable error without using an expensive ozone concentration meter. It is an object of the present invention to provide an ozone concentration control method capable of the ozone concentration, an ozone generator suitable for hydroponic cultivation having a simple structure using this control method, and a hydroponic cultivation apparatus using this ozone generator.

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、原料ガス源からオゾナイザに原料ガスを供給してオゾンを発生するオゾン発生装置であって、原料ガス源とオゾナイザとの間に設けた流量調整弁と、この流量調整弁の二次側に設けたオゾナイザ内圧計測用の圧力計と、オゾン発生制御機構とを備え、このオゾン発生制御機構は、流量調整弁からの原料ガス流量の計測値と圧力計からのオゾナイザ内圧の計測値を得て、オゾナイザが発生するオゾン濃度を演算するとともに、原料ガス流量の調整範囲が１（Ｌ／ｍｉｎ）から２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の間、かつオゾナイザ内圧の調整範囲が０．０５（ＭＰａ）から０．１５（ＭＰａ）の間において、原料ガス流量の計測値とオゾナイザ内圧の計測値に基づき、オゾナイザが発生するオゾン濃度と原料ガス流量及びオゾナイザ内圧との間の相関関係からオゾン濃度を求めるようにしたオゾン発生装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an ozone generator that supplies ozone from a raw material gas source to an ozonizer to generate ozone, and a flow rate provided between the raw material gas source and the ozonizer. It is equipped with a regulating valve, a pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozonizer provided on the secondary side of the flow control valve, and an ozone generation control mechanism, and this ozone generation control mechanism measures the flow rate of the raw material gas from the flow control valve. The ozone concentration generated by the ozonizer is calculated by obtaining the measured value of the internal pressure of the ozonizer from the pressure gauge, and the adjustment range of the raw material gas flow rate is between 1 (L / min) and 2.5 (L / min). Moreover, when the adjustment range of the internal pressure of the ozonizer is between 0.05 (MPa) and 0.15 (MPa), the ozone concentration generated by the ozonizer, the flow rate of the raw material gas, and the flow rate of the raw material gas are based on the measured values of the raw material gas flow rate and the internal pressure of the ozonizer. It is an ozone generator that obtains the ozone concentration from the correlation with the internal pressure of the ozonizer .

請求項２に係る発明は、オゾン濃度が設定したオゾン発生濃度と異なる場合には、オゾン濃度をオゾン発生濃度に一致させる方向に流量調整弁の開度を調整する動作信号を流量調整弁に送信するようにしたオゾン発生装置である。
According to the second aspect of the present invention, when the ozone concentration is different from the set ozone generation concentration, an operation signal for adjusting the opening degree of the flow control valve in the direction of matching the ozone concentration with the ozone generation concentration is transmitted to the flow control valve. It is an ozone generator designed to do so.

請求項３に係る発明は、オゾナイザの内圧を調整する圧力調整弁を備え、オゾン濃度が設定したオゾン発生濃度と異なる場合には、オゾン濃度をオゾン発生濃度に一致させる方向に圧力調整弁の開度を調整する動作信号を圧力調整弁に送信するようにしたオゾン発生装置である。
The invention according to claim 3 includes a pressure regulating valve for adjusting the internal pressure of the ozonizer, and when the ozone concentration is different from the set ozone generation concentration, the pressure regulating valve is opened in a direction to match the ozone concentration with the ozone generation concentration. It is an ozone generator that sends an operation signal to adjust the degree to the pressure control valve .

請求項４に係る発明は、原料ガス源からオゾナイザに原料ガスを供給してオゾンを発生するオゾン発生装置であって、原料ガス源とオゾナイザとの間に設けた流量計を有する流量調整弁と、この流量調整弁の二次側に設けたオゾナイザ内圧計測用の圧力計と、流量計測値と圧力計測値を演算して制御するオゾン発生制御機構とを備え、このオゾン発生制御機構を介して流量調整弁を調整して設定した低濃度のオゾン発生濃度に制御するようにしたオゾン発生装置を養液栽培に用いた養液栽培装置である。
The invention according to claim 4 is an ozone generator that supplies ozone from a raw material gas source to an ozonizer to generate ozone, and has a flow control valve having a flow meter provided between the raw material gas source and the ozonizer. , A pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozonizer provided on the secondary side of this flow control valve and an ozone generation control mechanism that calculates and controls the flow measurement value and the pressure measurement value are provided, and the ozone generation control mechanism is used. It is a hydroponic cultivation device that uses an ozone generator for hydroponic cultivation in which a flow control valve is adjusted to control the ozone generation concentration to a set low concentration .

請求項５に係る発明は、原料ガス源からオゾナイザに原料ガスを供給してオゾンを発生するオゾン発生装置のオゾン制御方法であって、原料ガス流量の調整範囲が１（Ｌ／ｍｉｎ）から２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の間、かつオゾナイザ内圧の調整範囲が０．０５（ＭＰａ）から０．１５（ＭＰａ）の間において、流量計を有する流量調整弁が計測した原料ガス流量と、この流量調整弁の二次側に設けたオゾナイザ内圧計測用の圧力計が計測したオゾナイザ内圧とをオゾン発生制御機構に送信し、オゾン発生制御機構において送信された原料ガス流量とオゾナイザ内圧に基づいてオゾナイザが発生するオゾン濃度を計測し、計測したオゾン濃度が設定したオゾン濃度との間に差分を有する場合には、オゾン発生制御機構から原料ガス流量を調整する流量調整弁及び／又はオゾナイザ内圧を調整する圧力調整弁に動作信号を送ってオゾナイザが発生するオゾン濃度を制御するようにしたオゾン濃度制御方法である。
The invention according to claim 5 is an ozone control method for an ozone generator that generates ozone by supplying a raw material gas from a raw material gas source to an ozonizer, and the adjustment range of the raw material gas flow rate is 1 (L / min) to 2 The raw material gas flow rate measured by the flow rate control valve having a flow meter while the ozoneizer internal pressure adjustment range is between 0.05 (MPa) and 0.15 (MPa) between .5 (L / min) and this. The ozonizer internal pressure measured by the pressure gauge for measuring the ozonizer internal pressure provided on the secondary side of the flow control valve is transmitted to the ozone generation control mechanism, and the ozonizer is based on the raw material gas flow rate and the ozonizer internal pressure transmitted by the ozone generation control mechanism. If there is a difference between the measured ozone concentration and the set ozone concentration, adjust the flow control valve and / or the ozonizer internal pressure to adjust the raw material gas flow rate from the ozone generation control mechanism. This is an ozone concentration control method in which an operation signal is sent to a pressure regulating valve to control the ozone concentration generated by the ozonizer .

請求項１乃至３に係る発明によると、流量調整弁に内蔵された流量計が計測した原料ガス流量とオゾナイザ内圧計測用の圧力計が計測したオゾナイザ内圧とに基づいてオゾナイザが発生するオゾン濃度を計測することができるので、高価なオゾン濃度計を使用することなく簡単な構成でオゾナイザが発生するオゾン濃度を低濃度に制御できるため、例えば、養液栽培において実用上許容できる誤差で計測することができるとともに、信頼性が高い計測機構をオゾン発生装置内に構成することができる。
According to the inventions according to claims 1 to 3 , the ozone concentration generated by the ozonizer is determined based on the raw material gas flow rate measured by the flow meter built in the flow control valve and the ozone concentration measured by the pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozonizer. Since it can be measured, the ozone concentration generated by the ozonizer can be controlled to a low concentration with a simple configuration without using an expensive ozone concentration meter. Therefore, for example, it is possible to measure with a practically acceptable error in hydroponic cultivation. In addition, a highly reliable measurement mechanism can be configured in the ozone generator.

また、オゾン発生制御機構で計測（演算）したオゾン濃度と設定したオゾン濃度との間に差分が存在する場合には、オゾン発生制御機構から原料ガス流量を調整する流量調整弁及び／又はオゾナイザ内圧を調整する圧力調整弁に動作信号を送り、これらの弁の開度を調整することによって、オゾナイザが発生するオゾン濃度を設定した濃度に制御することができるので、例えば、養液栽培において求められる安定した濃度のオゾンを供給することができる。 If there is a difference between the ozone concentration measured (calculated) by the ozone generation control mechanism and the set ozone concentration, the flow control valve and / or the ozonizer internal pressure that adjusts the raw material gas flow rate from the ozone generation control mechanism. By sending operation signals to the pressure regulating valves that adjust the pressure and adjusting the opening degree of these valves, the ozone concentration generated by the ozonizer can be controlled to the set concentration, which is required in, for example, hydroponic cultivation. It is possible to supply ozone with a stable concentration.

さらに、流量調整弁の調整による原料ガス流量の変更と、圧力調整弁の調整によるオゾナイザ内圧の変更とを組み合わせることにより、オゾナイザが発生するオゾン濃度を任意に変更することができるため、例えば、栽培する作物の種類により供給するオゾン濃度が異なる場合であっても、簡単に供給するオゾン濃度の設定を変更することができるので、養液栽培用のオゾン発生装置として好適である。 Further, by combining the change of the raw material gas flow rate by adjusting the flow rate adjusting valve and the change of the ozonizer internal pressure by adjusting the pressure adjusting valve, the ozone concentration generated by the ozonizer can be arbitrarily changed. Therefore, for example, cultivation Even if the ozone concentration to be supplied differs depending on the type of crop to be supplied, the setting of the ozone concentration to be supplied can be easily changed, and thus it is suitable as an ozone generator for hydroponic cultivation.

また、流量調整弁による原料ガス流量の調整範囲は、１（Ｌ／ｍｉｎ）から２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の間であり、オゾナイザに供給される原料ガス流量がこの範囲にあれば、オゾナイザは、養液栽培に必要なオゾン量（数ｇ／ｈ）を供給することができるので、養液栽培に必要なオゾン量を十分に発生することができるオゾン発生装置を構成することができる。
The adjustment range of the source gas flow rate by the flow regulating valve is between 1 (L / min) from 2.5 (L / min), if the raw material gas to be supplied to the ozonizer is in this range, ozonizer Can supply the ozone amount (several g / h) required for hydroponic cultivation, so that an ozone generator capable of sufficiently generating the ozone amount required for hydroponic cultivation can be configured.

さらに、圧力調整弁により調整可能なオゾナイザ内圧は、０．０５（ＭＰａ）から０．１５（ＭＰａ）の間であり、オゾナイザ内圧がこの範囲にあれば、オゾナイザは、養液栽培に必要なオゾン量を供給することができるので、養液栽培に必要なオゾン量を十分に発生することができるオゾン発生装置を構成することができる。
Further , the internal pressure of the ozonizer that can be adjusted by the pressure regulating valve is between 0.05 (MPa) and 0.15 (MPa), and if the internal pressure of the ozonizer is in this range, the ozoneizer is ozone necessary for hydroponic cultivation. Since the amount can be supplied, an ozone generator capable of sufficiently generating the amount of ozone required for hydroponic cultivation can be configured.

請求項４に係る発明によると、請求項１におけるオゾン発生装置は低濃度のオゾン発生の制御には好適であるから、養液栽培装置に用いられ、特に、オゾン発生器から養液栽培に適した濃度に管理されたオゾンを安定して供給し、養液中に存在する病原菌や作物の根に付着した病原菌を殺菌、減少させ、作物の病害を防止することができるとともに、養液に含まれる有機物を分解して養液を浄化することができる。
According to the invention of claim 4 , since the ozone generator according to claim 1 is suitable for controlling the generation of low-concentration ozone, it is used in a hydroponic cultivation apparatus, and is particularly suitable for hydroponic cultivation from an ozone generator. Stable supply of ozone controlled to a high concentration can sterilize and reduce pathogens existing in the nutrient solution and pathogens attached to the roots of crops, prevent crop diseases, and be contained in the nutrient solution. It is possible to purify the nutrient solution by decomposing the organic matter.

請求項５に係る発明によると、原料ガス源とオゾナイザとの間に流量計を有する流量調整弁を設けるとともに、この流量調整弁の二次側にオゾナイザ内圧計測用の圧力計を設け、原料ガス流量とオゾナイザ内圧の計測値をオゾン発生制御機構に送信し、オゾン発生制御機構で送信された原料ガス流量とオゾナイザ内圧に基づいて、メモリ内に記憶した原料ガス流量とオゾナイザ内圧とオゾナイザが発生するオゾン濃度との相関関係を記述した式を用いてオゾナイザが発生するオゾン濃度を演算するので、高価なオゾン濃度計を使用しない簡単な構成の計測機構により、実用上許容できる誤差内でオゾナイザが発生するオゾン濃度を計測することができる。
According to the invention of claim 5 , a flow control valve having a flow meter is provided between the raw material gas source and the ozoneizer, and a pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozoneizer is provided on the secondary side of the flow control valve to provide the raw material gas. The measured values of the flow rate and the ozonizer internal pressure are transmitted to the ozone generation control mechanism, and the raw material gas flow rate, the ozonizer internal pressure and the ozonizer stored in the memory are generated based on the raw material gas flow rate and the ozonizer internal pressure transmitted by the ozone generation control mechanism. Since the ozone concentration generated by the ozonizer is calculated using an equation that describes the correlation with the ozone concentration, the ozonizer is generated within a practically acceptable error by a measurement mechanism with a simple configuration that does not use an expensive ozone concentration meter. It is possible to measure the ozone concentration.

また、オゾン濃度を計測した結果、計測したオゾン濃度と設定したオゾン濃度との間に差分が存在する場合には、オゾン発生制御機構から原料ガス流量を調整する流量調整弁及び／又はオゾナイザ内圧を調整する圧力調整弁に動作信号を送り、オゾナイザが発生するオゾン濃度を制御することができるので、濃度が安定したオゾンを供給することができる。 If, as a result of measuring the ozone concentration, there is a difference between the measured ozone concentration and the set ozone concentration, the flow control valve and / or the ozonizer internal pressure that adjusts the raw material gas flow rate from the ozone generation control mechanism is used. Since the operation signal can be sent to the pressure regulating valve to be adjusted and the ozone concentration generated by the ozonizer can be controlled, ozone having a stable concentration can be supplied.

本発明によるオゾン発生装置の一実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Example of the ozone generator by this invention. 原料ガス流量毎のオゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the internal pressure of an ozonizer and the amount of ozone generation for each raw material gas flow rate. オゾナイザ内圧毎の原料ガス流量とオゾン発生量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the raw material gas flow rate and ozone generation amount for each ozonizer internal pressure. 原料ガス流量毎にオゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を近似した直線を示すグラフであるIt is a graph which shows the straight line which approximated the relationship between the internal pressure of an ozonizer and the amount of ozone generated for each raw material gas flow rate. オゾナイザ内圧が０．０５ＭＰａのときの原料ガス流量とオゾン発生量の関係を近似した曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the curve which approximated the relationship between the raw material gas flow rate and the ozone generation amount when the internal pressure of an ozonizer is 0.05 MPa. 本発明によるオゾン発生装置を備えた養液栽培装置の一実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an Example of the hydroponic cultivation apparatus provided with the ozone generator according to this invention.

以下に、本発明におけるオゾン発生装置と好適な養液栽培装置における実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、オゾン発生装置の一実施形態の模式図を示している。図１に示すように、オゾン発生装置１は、オゾナイザ２と、このオゾナイザ２に原料ガスを供給する原料ガス源３と、原料ガス源３からオゾナイザ２への原料ガスを供給する原料供給管４と、オゾナイザ２で発生させたオゾンをオゾン発生装置１の外部へ供給するオゾン供給管５を有し、原料供給管４には、原料ガス供給源３からオゾナイザ２へ供給される原料ガスの流量（原料ガス流量）を計測する流量計を有する流量調整弁６と、原料ガスの圧力を計測する圧力計７が設けられ、オゾン供給管５には、オゾナイザから供給されるオゾンガスの圧力を調整する圧力調整弁８設けられている。 Hereinafter, embodiments of the ozone generator and the suitable hydroponic cultivation device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of an ozone generator. As shown in FIG. 1, the ozone generator 1 includes an ozonizer 2, a raw material gas source 3 that supplies a raw material gas to the ozonizer 2, and a raw material supply pipe 4 that supplies a raw material gas from the raw material gas source 3 to the ozonizer 2. The ozone supply pipe 5 for supplying the ozone generated by the ozonizer 2 to the outside of the ozone generator 1 is provided, and the raw material supply pipe 4 has a flow rate of the raw material gas supplied from the raw material gas supply source 3 to the ozonizer 2. A flow control valve 6 having a flow meter for measuring (raw material gas flow rate) and a pressure gauge 7 for measuring the pressure of the raw material gas are provided, and the ozone supply pipe 5 adjusts the pressure of ozone gas supplied from the ozonizer. A pressure regulating valve 8 is provided.

これらに加え、オゾン発生装置１には、流量調整弁６からの原料ガス流量の計測値、圧力計７からのオゾナイザ内圧の計測値を得て、オゾナイザ２が発生するオゾン濃度を計測するとともに、必要により流量調整弁６と圧力調整弁８の開度を調整する動作信号を出力するオゾン発生制御機構９を備えている。 In addition to these, the ozone generator 1 obtains the measured value of the raw material gas flow rate from the flow rate adjusting valve 6 and the measured value of the ozonizer internal pressure from the pressure gauge 7, and measures the ozone concentration generated by the ozonizer 2. If necessary, an ozone generation control mechanism 9 for outputting an operation signal for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve 6 and the pressure adjusting valve 8 is provided.

オゾナイザ２は放電式であり、図面による説明を省略するが、例えば、一方の面に高電圧電極が設けられたガラス誘導体管と、この誘導体管の他方の面に放電ギャップを介して設置された接地電極とが収納され、前記高電圧電極に高周波電圧を印加し、前記放電ギャップ内に導かれる原料ガスのオゾンを発生させるようになっている。 The ozonizer 2 is a discharge type, and the description by drawing is omitted. For example, a glass derivative tube having a high voltage electrode on one surface and a glass derivative tube provided on the other surface of the derivative tube are installed via a discharge gap. A ground electrode is housed in the high voltage electrode, and a high voltage is applied to the high voltage electrode to generate ozone as a raw material gas guided into the discharge gap.

原料ガス源３は、オゾナイザ２に原料ガスとして酸素が富化された空気を供給する装置であり、例えば、コンプレッサーとＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）方式の酸素濃縮器により構成することができる。また、原料ガス供給源３として酸素ボンベを使用することもできる。 The raw material gas source 3 is a device that supplies oxygen-enriched air as a raw material gas to the ozonizer 2, and can be configured by, for example, a compressor and a PSA (Pressure Swing Adsorption) type oxygen concentrator. Further, an oxygen cylinder can also be used as the raw material gas supply source 3.

原料供給管４は、原料ガス源３から原料ガスをオゾナイザ２に供給する管路であり、加圧された原料ガスを流すことから、ＰＴＦＥ等の適宜のフッ素樹脂製チューブ、又はステンレス鋼管等の適宜の金属製パイプを使用して構成する。 The raw material supply pipe 4 is a pipeline for supplying the raw material gas from the raw material gas source 3 to the ozonizer 2, and since the pressurized raw material gas flows through the raw material supply pipe 4, an appropriate fluororesin tube such as PTFE, a stainless steel pipe, or the like. It is constructed using a suitable metal pipe.

オゾン供給管５は、オゾナイザ２が生成したオゾンガスをオゾン発生装置１の外部に設けたエジェクタ１０等のオゾン溶解装置に供給する管路であり、加圧されたオゾンガスを含む空気を流すことから、ＰＴＦＥ等の適宜のフッ素樹脂製チューブ、又はステンレス鋼管等の適宜の金属製パイプを使用して構成する。 The ozone supply pipe 5 is a pipe that supplies the ozone gas generated by the ozonizer 2 to an ozone melting device such as an ejector 10 provided outside the ozone generator 1, and allows air containing pressurized ozone gas to flow. It is constructed by using an appropriate fluororesin tube such as PTFE or an appropriate metal pipe such as a stainless steel tube.

流量調整弁６は、オゾン発生制御機構９からの動作信号に基づき、原料ガス源３からオゾナイザ２に供給される原料ガス流量を調整するものであり、流量調整が可能であればバルブの方式は任意である。また、流量調整弁６は内蔵された流量計により、原料ガス源３からオゾナイザ２に供給される原料ガスの流量（原料ガス流量）を計測し、その計測値をオゾン発生制御機構９に送信する。この流量計は、原料ガス流量を計測できるものであれば計測方式は任意である。
また、圧力調整弁以降に流量計を設けても良いが、オゾナイザの二次側になるので、耐オゾン性の流量計を設置する必要がある。 The flow rate adjusting valve 6 adjusts the flow rate of the raw material gas supplied from the raw material gas source 3 to the ozonizer 2 based on the operation signal from the ozone generation control mechanism 9, and if the flow rate can be adjusted, the valve method is It is optional. Further, the flow rate adjusting valve 6 measures the flow rate of the raw material gas (raw material gas flow rate) supplied from the raw material gas source 3 to the ozonizer 2 by the built-in flow meter, and transmits the measured value to the ozone generation control mechanism 9. .. As long as this flow meter can measure the flow rate of the raw material gas, the measurement method is arbitrary.
A flow meter may be provided after the pressure control valve, but since it is on the secondary side of the ozonizer, it is necessary to install an ozone-resistant flow meter.

圧力計７は、原料ガス源３からオゾナイザ２に供給される原料ガスの圧力を計測し、その計測値をオゾン発生制御機構９に送信するものであり、原料ガスの圧力を計測できるものであれば計測方式は任意である。この圧力計７が取り付けられている原料供給管４はオゾナイザ２の内部と連通しているので、圧力計４でこの位置の圧力を計測することで、オゾナイザ内圧を計測することができる。なお、圧力計７を流量調整弁６の二次側に設けるのは、一次側に設けるとオゾナイザ２の故障の原因となるためである。 The pressure gauge 7 measures the pressure of the raw material gas supplied from the raw material gas source 3 to the ozonizer 2 and transmits the measured value to the ozone generation control mechanism 9, and can measure the pressure of the raw material gas. The measurement method is arbitrary. Since the raw material supply pipe 4 to which the pressure gauge 7 is attached communicates with the inside of the ozonizer 2, the internal pressure of the ozonizer can be measured by measuring the pressure at this position with the pressure gauge 4. The pressure gauge 7 is provided on the secondary side of the flow rate adjusting valve 6 because if it is provided on the primary side, it may cause a failure of the ozonizer 2.

圧力調整弁８は、オゾン発生制御機構９からの動作信号に基づき、オゾナイザ２から流出するオゾンガスの圧力を調整するものであり、圧力調整が可能であればバルブの方式は任意である。この圧力調整弁８が取り付けられているオゾン供給管５はオゾナイザ２の内部と連通しているので、圧力調整弁８でオゾナイザ２から流出するオゾンガスの圧力を調整することにより、オゾナイザ内圧を調整することができる。 The pressure adjusting valve 8 adjusts the pressure of the ozone gas flowing out from the ozonizer 2 based on the operation signal from the ozone generation control mechanism 9, and the valve method is arbitrary as long as the pressure can be adjusted. Since the ozone supply pipe 5 to which the pressure adjusting valve 8 is attached communicates with the inside of the ozonizer 2, the pressure adjusting valve 8 adjusts the pressure of the ozone gas flowing out from the ozonizer 2 to adjust the internal pressure of the ozonizer. be able to.

オゾン発生制御機構９は、流量調整弁６の流量計が計測した原料ガス流量と圧力計７が計測したオゾナイザ内圧とに基づいて、オゾナイザ２が発生したオゾン濃度を計測するとともに、計測したオゾン濃度が設定したオゾン濃度と異なる場合には、流量調整弁６及び／又は圧力調整弁８に動作信号を発信してこれらに弁の開度調整を行い、オゾナイザ２が発生するオゾン濃度を設定したオゾン発生濃度に制御する制御部である。 The ozone generation control mechanism 9 measures the ozone concentration generated by the ozonizer 2 based on the raw material gas flow rate measured by the flow meter of the flow control valve 6 and the ozoneizer internal pressure measured by the pressure gauge 7, and also measures the ozone concentration. If the ozone concentration is different from the set ozone concentration, an operation signal is sent to the flow control valve 6 and / or the pressure control valve 8 to adjust the opening of the valve, and the ozone concentration generated by the ozonizer 2 is set. It is a control unit that controls the generated concentration.

以下、上記のように構成されたオゾン発生装置１の動作について説明する。原料ガス源３で加圧されるとともに酸素富化された原料ガスは、原料供給管４を介してオゾナイザ２に供給されるが、原料ガスがオゾナイザ２に達するまでの間に、原料ガスは流量調整弁６に内蔵された流量計によりその流量を計測されるとともに圧力計７により圧力が計測され、これらの計測値はオゾン発生制御機構９へと送られる。 Hereinafter, the operation of the ozone generator 1 configured as described above will be described. The raw material gas pressurized by the raw material gas source 3 and enriched with oxygen is supplied to the ozonizer 2 through the raw material supply pipe 4, but the raw material gas flows out until the raw material gas reaches the ozonizer 2. The flow rate is measured by the flow meter built in the regulating valve 6, the pressure is measured by the pressure gauge 7, and these measured values are sent to the ozone generation control mechanism 9.

オゾナイザ２には高周波電圧が印加されており、オゾナイザ２内部の放電ギャップ内を通過する原料ガスに含まれる酸素からオゾンを発生させる。オゾナイザ２で発生したオゾンガスは、オゾン供給管５を介してオゾン発生装置１外部に設けたエジェクタ１０に供給される。 A high-frequency voltage is applied to the ozonizer 2, and ozone is generated from oxygen contained in the raw material gas passing through the discharge gap inside the ozonizer 2. The ozone gas generated by the ozonizer 2 is supplied to the ejector 10 provided outside the ozone generator 1 via the ozone supply pipe 5.

後述するように、養液栽培に用いる本発明におけるオゾン発生装置においては、オゾナイザが発生するオゾン濃度と、オゾナイザに供給される原料ガス流量及びオゾナイザ内圧との間に相関関係が存在する。オゾン発生制御機構９内のメモリにはこの相関関係を記述した式が保存されており、流量調整弁６に内蔵された流量計が計測した原料ガス流量と、圧力計７が計測したオゾナイザ圧力に基づき、このメモリに保存している相関関係を記述した式からオゾナイザ２が発生するオゾン濃度を求めている。 As will be described later, in the ozone generator of the present invention used for hydroponic cultivation, there is a correlation between the ozone concentration generated by the ozonizer, the flow rate of the raw material gas supplied to the ozonizer, and the internal pressure of the ozonizer. An equation describing this correlation is stored in the memory in the ozone generation control mechanism 9, and the raw material gas flow rate measured by the flow meter built in the flow rate control valve 6 and the ozonizer pressure measured by the pressure gauge 7 are stored. Based on this, the ozone concentration generated by the ozonizer 2 is obtained from the equation describing the correlation stored in this memory.

オゾン発生制御機構９は、原料ガス流量とオゾナイザ圧力とに基づいて求めたオゾン濃度と、設定されたオゾン濃度との間に差分が存在する場合には、計測したオゾン濃度を設定されたオゾン濃度に一致させる方向に、流量調整弁６及び／又は圧力調整弁８の開度を調整する動作信号を流量調整弁６及び／又は圧力調整弁８に送信し、オゾナイザ２が発生するオゾンの濃度を設定したオゾン発生濃度に制御する。 The ozone generation control mechanism 9 sets the measured ozone concentration when there is a difference between the ozone concentration obtained based on the raw material gas flow rate and the ozonizer pressure and the set ozone concentration. An operation signal for adjusting the opening degree of the flow control valve 6 and / or the pressure control valve 8 is transmitted to the flow control valve 6 and / or the pressure control valve 8 in the direction corresponding to, and the concentration of ozone generated by the ozonizer 2 is measured. Control to the set ozone generation concentration.

以上のようにオゾン発生装置１が動作することにより、オゾン発生装置１は設定した濃度のオゾンガスを安定してエジェクタ１０に供給し続けることができる。 By operating the ozone generator 1 as described above, the ozone generator 1 can continue to stably supply ozone gas having a set concentration to the ejector 10.

次に、本発明におけるオゾン発生装置のオゾン制御方法について説明する。本発明者は、養液栽培装置に適したオゾン発生能力が小さなオゾン発生装置を簡単かつ安価に構成すべく検討を重ねる過程において、オゾナイザが発生するオゾン濃度と、オゾナイザへ供給する原料ガス流量及びオゾナイザ内圧との間には相関関係が存在し、原料ガス流量及びオゾナイザ内圧に基づいてオゾン濃度を計測することできるとともに、原料ガス流量及び／又はオゾナイザ内圧を制御することによりオゾナイザが発生するオゾン濃度を制御することができるとの知見を得るに至った。以下、詳細に説明する。 Next, the ozone control method of the ozone generator in the present invention will be described. The present inventor has determined the ozone concentration generated by the ozonizer, the flow rate of the raw material gas supplied to the ozonizer, and the flow rate of the raw material gas supplied to the ozonizer in the process of studying to easily and inexpensively configure the ozone generator having a small ozone generating capacity suitable for the hydroponic cultivation device. There is a correlation with the internal pressure of the ozonizer, and the ozone concentration can be measured based on the flow rate of the raw material gas and the internal pressure of the ozonizer, and the ozone concentration generated by the ozonizer by controlling the flow rate of the raw material gas and / or the internal pressure of the ozonizer. We have come to the conclusion that it is possible to control. The details will be described below.

図１に示したオゾン発生装置１と略同様に構成した試験装置により、原料ガス流量を０．５、１．０、１．５、２．０、２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の５段階に変化させ、各原料ガス流量において、オゾナイザ内圧を０．０５、０．１０、０．１５、０．２０（ＭＰａ）の４段階に変化させ、オゾナイザが発生するオゾン濃度とオゾナイザに供給される電流値を計測するとともに、原料ガス流量とオゾン濃度からオゾン発生量を求めた。試験結果は、表１のとおりである。 With a test device configured in substantially the same manner as the ozone generator 1 shown in FIG. 1, the raw material gas flow rate is set to 5 stages of 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5 (L / min). The ozone concentration generated by the ozonizer and the ozone concentration of the ozonizer are supplied to the ozonizer by changing the internal pressure of the ozonizer in four stages of 0.05, 0.10, 0.15, and 0.20 (MPa) at each raw material gas flow rate. In addition to measuring the current value, the amount of ozone generated was calculated from the raw material gas flow rate and ozone concentration. The test results are shown in Table 1.

表１に示した計測値等から明らかなように、原料ガス流量が２．５（Ｌ／ｍｉｎ）以下であるような小型のオゾン発生装置では、オゾン濃度や電流値は微小な値であり、特許文献５の図５に示されているような相関関係を求め、電流値によりオゾン濃度を制御することは困難であると思われる。そのため、電流値以外にオゾナイザが発生するオゾン濃度との間で相関関係を有する物理量について検討を行い、以下の知見を得たものである。 As is clear from the measured values shown in Table 1, in a small ozone generator having a raw material gas flow rate of 2.5 (L / min) or less, the ozone concentration and the current value are minute values. It seems difficult to obtain the correlation as shown in FIG. 5 of Patent Document 5 and control the ozone concentration by the current value. Therefore, the following findings were obtained by examining the physical quantities that have a correlation with the ozone concentration generated by the ozonizer in addition to the current value.

表１に記載の試験結果から、図２にオゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を、図３に原料ガス流量とオゾン発生量の関係まとめた。図２からは、原料ガス流量が０．５（Ｌ／ｍｉｎ）の場合を除き、オゾナイザ圧力が０．０５〜１．１５（ＭＰａ）の間では、オゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を直線で近似することが可能であることを読み取ることができ、図３からは、オゾナイザ内圧が０．０５（ＭＰａ）における原料ガス流量とオゾン発生量との関係が２次曲線で近似することが可能であることを読み取ることができる。 From the test results shown in Table 1, FIG. 2 summarizes the relationship between the internal pressure of the ozonizer and the amount of ozone generated, and FIG. 3 summarizes the relationship between the flow rate of the raw material gas and the amount of ozone generated. From FIG. 2, except when the raw material gas flow rate is 0.5 (L / min), the relationship between the internal pressure of the resonator and the amount of ozone generated is linearly shown when the ozonizer pressure is between 0.05 and 1.15 (MPa). It can be read that it is possible to approximate, and from FIG. 3, it is possible to approximate the relationship between the raw material gas flow rate and the amount of ozone generated when the internal pressure of the ozonizer is 0.05 (MPa) with a quadratic curve. You can read that there is.

図４には、原料ガス流量を１．０、１．５、２．０、２．５（Ｌ／ｍｉｎ）とした場合のオゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を直線で近似した状態を示す（オゾナイザ内圧：０．０５〜０．１５（ＭＰａ）の範囲）。原料ガス流量の違いにより近似した直線の傾きに若干の差異が存在するものの、非常に近い傾きであるため一つの傾きで代表させることができる。 FIG. 4 shows a state in which the relationship between the internal pressure of the ozonizer and the amount of ozone generated when the flow rate of the raw material gas is 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 (L / min) is approximated by a straight line ( Ozonizer internal pressure: range of 0.05 to 0.15 (MPa)). Although there is a slight difference in the slope of the approximate straight line due to the difference in the flow rate of the raw material gas, it can be represented by one slope because the slope is very close.

従って、オゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を示す近似式は、
Ｙ＝ａＸ＋ｂ・・・（１）
で表すことができる。ここで、Ｙはオゾン発生量（ｍｇ／ｈ）であり、Ｘはオゾナイザ内圧（ＭＰａ）から０．０５（ＭＰａ）を減じた値である。Ｘをオゾナイザ内圧（ＭＰａ）から０．０５（ＭＰａ）を減じた値とした理由は、現状の流量調整弁や圧力調整弁では、オゾナイザ内圧を０．０５（ＭＰａ）以下にすることが不可能なためであり、より高精度の流量調整弁や圧力調整弁を使用することが可能になれば、よりオゾナイザ内圧の低い範囲まで上記（１）式を適用することができると思われる。 Therefore, the approximate expression showing the relationship between the internal pressure of the ozonizer and the amount of ozone generated is
Y = aX + b ... (1)
Can be represented by. Here, Y is the amount of ozone generated (mg / h), and X is the value obtained by subtracting 0.05 (MPa) from the internal pressure of the ozonizer (MPa). The reason why X is the value obtained by subtracting 0.05 (MPa) from the internal pressure of the ozonizer (MPa) is that it is impossible to reduce the internal pressure of the ozonizer to 0.05 (MPa) or less with the current flow rate regulating valve and pressure regulating valve. Therefore, if it becomes possible to use a more accurate flow rate regulating valve or pressure regulating valve, it is considered that the above equation (1) can be applied to a range where the internal pressure of the ozonizer is lower.

図４に示した各原料流量における傾きの平均値を（１）式の傾きａとすると、（１）式の傾きａの値は、
ａ＝１２０００（ｍｇ／ｈＭＰａ）となる。 Assuming that the average value of the slopes at each raw material flow rate shown in FIG. 4 is the slope a of the formula (1), the value of the slope a of the formula (1) is
a = 12000 (mg / hMPa).

次いで、原料ガス流量を１．０、１．５、２．０、２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の各流量に設定した場合において、オゾナイザ内圧を現状設定可能な最低圧力である０．０５（ＭＰａ）とした場合のオゾン発生量を求める方法を図５により説明する。
図５は、図３に示した原料ガス流量とオゾン発生量の関係から、オゾナイザ内圧が０．０５（ＭＰａ）である場合のデータのみを抜き出して記載しているものである。図５に示すように、オゾナイザ内圧が０．０５（ＭＰａ）である場合の原料ガス流量（Ｌ／ｍｉｎ）とオゾンガス発生量（ｍｇ／ｈ）の関係を多項式近似すると、
ｂ＝−４２１ｑ^２＋１８４６ｑ＋３１８２・・・（２）
となる。ここで、ｑは原料ガス流量（Ｌ／ｍｉｎ）である。 Next, when the raw material gas flow rate is set to each flow rate of 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 (L / min), the ozoneizer internal pressure is 0.05 (currently the minimum pressure that can be set). A method for determining the amount of ozone generated in the case of MPa) will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows only the data when the internal pressure of the ozonizer is 0.05 (MPa) from the relationship between the flow rate of the raw material gas and the amount of ozone generated shown in FIG. As shown in FIG. 5, the relationship between the raw material gas flow rate (L / min) and the ozone gas generation amount (mg / h) when the internal pressure of the ozonizer is 0.05 (MPa) can be approximated by a polynomial.
b = -421q ² + 1846q + 3182 ... (2)
Will be. Here, q is the raw material gas flow rate (L / min).

従って、ａ＝１２０００と、（２）式のｂ＝−４２１ｑ^２＋１８４６ｑ＋３１８２を（１）式を代入した
Ｙ＝１２０００Ｘ＋（−４２１ｑ^２＋１８４６ｑ＋３１８２）・・・（３）
が、原料ガス流量とオゾナイザ内圧からオゾン発生量を求めるための近似式となる。ただし、前述したとおり、（３）式が適用可能なのは、原料ガス流量が１．０（Ｌ／ｍｉｎ）から２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の範囲内であって、かつオゾナイザ内圧が０．０１５（ＭＰａ）から０．１５（ＭＰａ）までの範囲内であるが、図４に示すように、これらの範囲内では、養液量が１００ｔ程度の養液栽培に必要なオゾン発生量である約６（ｇ／ｈ）のオゾンを十分に発生させることができる。 Therefore, a = 12000 and b = -421q ² + 1846q + 3182 in Eq. (2) are substituted by Eq. (1) Y = 12000X + (-421q ² + 1846q + 3182) ... (3)
However, it is an approximate formula for obtaining the amount of ozone generated from the flow rate of the raw material gas and the internal pressure of the ozonizer. However, as described above, the equation (3) can be applied when the raw material gas flow rate is in the range of 1.0 (L / min) to 2.5 (L / min) and the ozoneizer internal pressure is 0.015. It is in the range of (MPa) to 0.15 (MPa), but as shown in FIG. 4, within these ranges, the amount of nutrient solution is about 100 tons, which is the amount of ozone generated required for hydroponic cultivation. It is possible to sufficiently generate 6 (g / h) ozone.

以上説明したように、オゾナイザ内圧（Ｘ）と、原料ガス流量（ｑ）と、オゾン発生量（Ｙ）との関係は（３）式で記述されるので、圧力計７で計測したオゾナイザ内圧（Ｘ）と、流量調整弁６に内蔵された流量計で計測した原料ガス流量（ｑ）を（３）式に代入して演算するとオゾン発生量（Ｙ）を近似的に計測することができる。また、（３）式は、オゾナイザ内圧（Ｘ）及び／又は原料ガス流量（ｑ）を調整することにより、オゾン発生量（Ｙ）を制御することが可能であることも示しており、オゾン発生装置１では、（３）式で記述される相関関係を利用して、オゾナイザが発生するオゾン濃度の計測とオゾン濃度の制御を行っている。
なお、原料ガス流量の計測値とオゾナイザ内圧の計測値が前記範囲から逸脱した場合には、何らかの不具合がオゾン発生装置に発生したものと考えることができる。 As described above, the relationship between the ozonizer internal pressure (X), the raw material gas flow rate (q), and the ozone generation amount (Y) is described by the equation (3), so that the ozonizer internal pressure measured by the pressure gauge 7 ( By substituting X) and the raw material gas flow rate (q) measured by the flow meter built in the flow rate adjusting valve 6 into the equation (3), the ozone generation amount (Y) can be approximately measured. Equation (3) also shows that the ozone generation amount (Y) can be controlled by adjusting the ozonizer internal pressure (X) and / or the raw material gas flow rate (q), and ozone generation In the device 1, the ozone concentration generated by the ozonizer is measured and the ozone concentration is controlled by utilizing the correlation described by the equation (3).
If the measured value of the raw material gas flow rate and the measured value of the internal pressure of the ozonizer deviate from the above range, it can be considered that some trouble has occurred in the ozone generator.

次いで、実施例として（３）式で計算したオゾン発生量と実際に試験装置で計測したオゾン発生量との比較を行った。比較に当たっては、原料ガス流量を前記範囲内で１．０、１．５、２．０、２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の４段階に変化させるとともに、各原料ガス流量において、オゾナイザ内圧を前記範囲内で０．０５、０．１０、０．１５（ＭＰａ）の３段階に変化させた。以下のその比較を表２に示す。 Next, as an example, the ozone generation amount calculated by the equation (3) was compared with the ozone generation amount actually measured by the test apparatus. For comparison, the raw material gas flow rate was changed in four stages of 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5 (L / min) within the above range, and the internal pressure of the ozonizer was changed at each raw material gas flow rate. Within the range, it was changed in three stages of 0.05, 0.10 and 0.15 (MPa). The comparison below is shown in Table 2.

表２に示すように、原料ガス流量とオゾナイザ内圧の計測値を（３）式に代入して計算により求めたオゾン発生量と、実測して求めたオゾン発生量は最大でも１０％程度、その他は概ね数パーセント程度の誤差範囲に収まっている。従って、（３）式を使用したオゾン濃度の計測方法は、正確な計測手段としては適さないが、オゾン発生装置においてオゾン発生量の制御を行うための手段としては許容することができる精度であると考えられる。 As shown in Table 2, the ozone generation amount calculated by substituting the measured values of the raw material gas flow rate and the ozonizer internal pressure into Eq. (3) and the ozone generation amount obtained by actual measurement are about 10% at the maximum, and others. Is within the error range of about a few percent. Therefore, the ozone concentration measuring method using the equation (3) is not suitable as an accurate measuring means, but has an acceptable accuracy as a means for controlling the ozone generation amount in the ozone generator. it is conceivable that.

この（３）式を前述したオゾン発生装置１のオゾン発生制御機構９内のメモリに保存しておくことにより、高価なオゾン濃度計を用いることなく、原料ガス流量とオゾナイザ内圧に基づいて、実用上許容できる誤差でオゾナイザが発生するオゾン発生量（オゾン濃度）を演算することができる。 By storing this equation (3) in the memory in the ozone generation control mechanism 9 of the ozone generator 1 described above, it is practically used based on the raw material gas flow rate and the internal pressure of the ozonizer without using an expensive ozone concentration meter. The amount of ozone generated by the ozonizer (ozone concentration) can be calculated with an acceptable error.

また、オゾン濃度の計測値が設定したオゾン濃度と異なる場合には、オゾン濃度の計測値を設定濃度に一致させる方向に開度を調整する動作信号を流量調整弁６及び／又は圧力調整弁８に送信し、原料ガス流量及び／又はオゾナイザ内圧を調整することにより、オゾナイザ２が発生するオゾン濃度を設定したオゾン濃度に制御することができる。 If the measured ozone concentration is different from the set ozone concentration, the flow control valve 6 and / or the pressure control valve 8 sends an operation signal for adjusting the opening degree in the direction of matching the measured ozone concentration with the set concentration. By adjusting the flow rate of the raw material gas and / or the internal pressure of the ozonizer, the ozone concentration generated by the ozonizer 2 can be controlled to a set ozone concentration.

なお、（３）式では、簡単に近似するため、傾きａを平均化して設定したが、原料ガス流量を固定化してオゾン濃度の計測と制御に精度を求める場合には、原料ガス流量に応じた傾きａを設定しても良い。また、（３）式では、オゾナイザ内圧とオゾン発生量の関係を１次関数で近似したが、各原料流量におけるオゾナイザ内圧とオゾン発生量との関係を２次関数等の多項式近似で近似した式で近似しても良いし、実験結果をメモリに保存し、テーブル化して原料ガス流量とオゾナイザ内圧の関係からオゾン発生量を算出するようにしても良い。 In Eq. (3), the slope a was averaged and set for easy approximation. However, when the raw material gas flow rate is fixed and accuracy is required for ozone concentration measurement and control, it depends on the raw material gas flow rate. The inclination a may be set. Further, in equation (3), the relationship between the internal pressure of the ozonizer and the amount of ozone generated is approximated by a linear function, but the relationship between the internal pressure of the ozonizer and the amount of ozone generated at each raw material flow rate is approximated by a polynomial approximation such as a quadratic function. The experimental results may be stored in a memory, tabulated, and the amount of ozone generated may be calculated from the relationship between the flow rate of the raw material gas and the internal pressure of the ozonizer.

次に、本発明におけるオゾン発生装置を用いた養液栽培装置について簡単に説明する。図６に示すように、養液栽培装置２１は、養液を貯留する養液タンク２２と、作物を栽培する栽培ベッド２３と、養液タンク２２から栽培ベッド２３に養液を供給する供給配管２４と、栽培ベッド２３から養液タンク２２に養液を還流させる還流配管２５と、供給配管２４に設けられた循環ポンプ２６と、供給配管２４から分岐して養液タンク２２に養液を戻す分岐配管２７と、分岐配管２７設けられた流量調整弁２８及びエジェクタ１０と、オゾンを発生させるオゾン発生装置１と、オゾン発生装置１からエジェクタ１０にオゾンを供給するオゾン供給配管２９とから構成されている。 Next, the hydroponic cultivation apparatus using the ozone generator in the present invention will be briefly described. As shown in FIG. 6, the nutrient solution cultivation device 21 includes a nutrient solution tank 22 for storing nutrient solution, a cultivation bed 23 for cultivating crops, and a supply pipe for supplying nutrient solution from the nutrient solution tank 22 to the cultivation bed 23. 24, a recirculation pipe 25 for returning the nutrient solution from the cultivation bed 23 to the nutrient solution tank 22, a circulation pump 26 provided in the supply pipe 24, and a branch from the supply pipe 24 to return the nutrient solution to the nutrient solution tank 22. It is composed of a branch pipe 27, a flow control valve 28 and an ejector 10 provided with the branch pipe 27, an ozone generator 1 for generating ozone, and an ozone supply pipe 29 for supplying ozone from the ozone generator 1 to the ejector 10. ing.

養液タンク２２に貯留されている養液は、循環ポンプ２６により供給配管２４を経由して養液タンク２２よりも高い位置に設置された栽培ベッド２３内の作物の根に連続的に供給される。また、栽培ベッド２３と養液タンク２２は還流配管２５で連結されているため、供給配管２４を経由して養液タンク２２から連続的に栽培ベッド２３に供給される養液を、重力を利用して自動的に養液タンク２２に還流させることができる。このとき、栽培ベッド２３に存在する有機物等は、還流配管２５を経由して還流する養液の流れに乗って養液タンク２２に流されてくる。 The nutrient solution stored in the nutrient solution tank 22 is continuously supplied to the roots of the crops in the cultivation bed 23 installed at a position higher than the nutrient solution tank 22 via the supply pipe 24 by the circulation pump 26. To. Further, since the cultivation bed 23 and the nutrient solution tank 22 are connected by the reflux pipe 25, the nutrient solution continuously supplied from the nutrient solution tank 22 to the cultivation bed 23 via the supply pipe 24 uses gravity. Then, it can be automatically returned to the nutrient solution tank 22. At this time, the organic matter and the like existing in the cultivation bed 23 are flown into the nutrient solution tank 22 along with the flow of the nutrient solution that returns through the reflux pipe 25.

供給配管２４を流れる養液の流量と分岐配管２７に分岐される養液の流量の割合は、分岐配管２７に設けた流量調整弁２８の開度を予め設定しておくことにより調整することができる。分岐配管２７の流量調整弁２８の下流側にはエジェクタ１０が設けられており、オゾン発生装置１からオゾン供給配管２９によりエジェクタ１０に供給されるオゾンを養液に溶解させている。 The ratio of the flow rate of the nutrient solution flowing through the supply pipe 24 to the flow rate of the nutrient solution branched to the branch pipe 27 can be adjusted by setting the opening degree of the flow rate adjusting valve 28 provided in the branch pipe 27 in advance. it can. An ejector 10 is provided on the downstream side of the flow rate adjusting valve 28 of the branch pipe 27, and ozone supplied from the ozone generator 1 to the ejector 10 by the ozone supply pipe 29 is dissolved in the nutrient solution.

養液タンク２２には、エジェクタ１０によりオゾンを溶解させた養液が連続的に還流するので、養液タンク２２内に貯留された養液には一定濃度のオゾンが常に存在することとなり、養液中の病原菌を殺菌して減少させていくとともに、養液に含まれる有機物を分解して養液を浄化する。 Since the nutrient solution in which ozone is dissolved by the ejector 10 is continuously refluxed to the nutrient solution tank 22, a constant concentration of ozone is always present in the nutrient solution stored in the nutrient solution tank 22. It sterilizes and reduces pathogens in the liquid, and decomposes organic matter contained in the nutrient solution to purify the nutrient solution.

また、栽培ベッド２３には、養液タンク２２から連続的に一定濃度のオゾンを含む養液を供給することができるので、作物の根に付着した病原菌を殺菌して減少させ、根部の病害の発生を防止する。 Further, since the nutrient solution containing ozone at a constant concentration can be continuously supplied to the cultivation bed 23 from the nutrient solution tank 22, pathogens adhering to the roots of crops are sterilized and reduced, and root diseases are caused. Prevent the occurrence.

養液に溶解したオゾンは時間の経過とともに分解してしまうので、栽培ベッド２３にオゾン濃度が１ｐｐｍ程度の養液を安定して循環させるためには、オゾン発生装置１から供給するオゾンガスの濃度と流量を適切に設定する必要があるが、これらの値は養液栽培装置２１の構成、養液の量等により異なるので、実際に養液栽培を実施する養液栽培装置２１を使用して決定する必要がある。一度、オゾン発生装置１から供給するオゾンガスの濃度と流量を設定すれば、以後は、安定した供給を実現することができる。 Ozone dissolved in the nutrient solution decomposes over time, so in order to stably circulate the nutrient solution with an ozone concentration of about 1 ppm in the cultivation bed 23, the concentration of ozone gas supplied from the ozone generator 1 and It is necessary to set the flow rate appropriately, but these values differ depending on the configuration of the hydroponic cultivation device 21, the amount of nutrient solution, etc., so it is determined using the hydroponic cultivation device 21 that actually carries out hydroponic cultivation. There is a need to. Once the concentration and flow rate of ozone gas supplied from the ozone generator 1 are set, stable supply can be realized thereafter.

前述したように、本発明におけるオゾン発生装置では、原料ガス流量が１．０（Ｌ／ｍｉｎ）から２．５（Ｌ／ｍｉｎ）の間であって、オゾナイザ内圧が０．０１５（ＭＰａ）から０．１５（ＭＰａ）までの間で装置が正常に作動するので、オゾン発生制御機構９へと送られた原料ガス流量の計測値及びオゾナイザ内圧の計測値をモニターし、これらの値が前記範囲を逸脱した場合には、オゾン発生装置に何らかの不具合が発生していると判断し、外部に警報を発する機能を設けることが望ましい。また、オゾン発生装置が正常に作動するためにはオゾナイザが作動することが大前提なので、オゾナイザで放電が行われていることを確認できるようにするため、オゾナイザに供給される電力の電流値を外部でモニターできるようにすることが望ましい。これらの警報やモニターにＩＯＴ技術を適用すると、養液栽培装置から離れた場所でも装置の運転状況を把握すること可能となる。 As described above, in the ozone generator of the present invention, the raw material gas flow rate is between 1.0 (L / min) and 2.5 (L / min), and the internal pressure of the ozonizer is from 0.015 (MPa). Since the device operates normally up to 0.15 (MPa), the measured value of the raw material gas flow rate sent to the ozone generation control mechanism 9 and the measured value of the internal pressure of the ozonizer are monitored, and these values are in the above range. If it deviates from the above, it is desirable to determine that some trouble has occurred in the ozone generator and provide a function to issue an alarm to the outside. In addition, since it is a major premise that the ozonizer operates in order for the ozone generator to operate normally, the current value of the electric power supplied to the ozonizer is set so that it can be confirmed that the ozone generator is discharging. It is desirable to be able to monitor it externally. By applying IOT technology to these alarms and monitors, it is possible to grasp the operating status of the equipment even at a place away from the hydroponic cultivation equipment.

以上のとおり、本発明におけるオゾン濃度制御方法は、高価なオゾン濃度計を使用することなく、実用上許容できる誤差でオゾナイザが発生するオゾン濃度を簡単に計測し、オゾナイザが発生するオゾン濃度を制御することができる。また、この制御方法を用いたオゾン発生装置は、簡単な構造で安価に構成することができ、養液栽培用として好適な濃度のオゾンガスを安定した濃度で十分な流量供給することができる。このため、このオゾン発生装置を利用した養液栽培装置は、養液中の病原菌や作物の根に付着した病原菌を殺菌して減少させて病害を防止することができるとともに、養液に含まれる有機物を分解して養液を浄化することができるので、養液栽培における利用価値は非常に大きいものがある。 As described above, the ozone concentration control method in the present invention simply measures the ozone concentration generated by the ozonizer with a practically acceptable error without using an expensive ozone concentration meter, and controls the ozone concentration generated by the ozonizer. can do. Further, the ozone generator using this control method can be constructed at low cost with a simple structure, and can supply ozone gas having a concentration suitable for hydroponic cultivation at a stable concentration at a sufficient flow rate. Therefore, a nutrient solution cultivation device using this ozone generator can sterilize and reduce pathogens in the nutrient solution and pathogens adhering to the roots of crops to prevent diseases and is contained in the nutrient solution. Since organic matter can be decomposed to purify the nutrient solution, there are some that have great utility value in nutrient solution cultivation.

また、本発明におけるオゾン濃度制御方法及びオゾン発生装置は、以上説明した養液栽培に限らず、シリコンウエハ等の半導体製造における洗浄工程に用いる超純水等の浄化に用いることもできる。 Further, the ozone concentration control method and the ozone generator in the present invention can be used not only for the hydroponic cultivation described above but also for purification of ultrapure water or the like used in a cleaning step in semiconductor manufacturing of silicon wafers or the like.

１オゾン発生装置
２オゾナイザ
３原料ガス源
４原料供給管
５オゾン供給管
６流量調整弁
７圧力計
８圧力調整弁
９オゾン発生制御機構
１０エジェクタ
２１養液栽培装置
２２養液タンク
２３栽培ベッド
２４供給配管
２５還流配管
２７分岐配管 1 Ozone generator 2 Ozoneizer 3 Raw material gas source 4 Raw material supply pipe 5 Ozone supply pipe 6 Flow control valve 7 Pressure gauge 8 Pressure control valve 9 Ozone generation control mechanism 10 Ejector 21 Hydroponic cultivation device 22 Nutrient solution tank 23 Cultivation bed 24 Supply Piping 25 Circulation piping 27 Branch piping

Claims

An ozone generator that supplies ozone from a raw material gas source to an ozonizer to generate ozone. A flow control valve provided between the raw material gas source and the ozonizer and a secondary side of the flow control valve are provided. It is equipped with a pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozonizer and an ozone generation control mechanism, and this ozone generation control mechanism obtains the measured value of the raw material gas flow rate from the flow rate adjusting valve and the measured value of the internal pressure of the ozonizer from the pressure gauge. The ozone concentration generated by the ozonizer is calculated, and the adjustment range of the raw material gas flow rate is between 1 (L / min) and 2.5 (L / min), and the adjustment range of the internal pressure of the ozonizer is 0.05. Between (MPa) and 0.15 (MPa), the correlation between the ozone concentration generated by the ozonizer and the raw material gas flow rate and the ozonizer internal pressure based on the measured value of the raw material gas flow rate and the measured value of the ozonizer internal pressure. An ozone generator characterized in that the ozone concentration is obtained from the relationship .

When the ozone concentration is different from the set ozone generation concentration, an operation signal for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve in the direction of matching the ozone concentration with the ozone generation concentration is transmitted to the flow rate adjusting valve. The ozone generator according to claim 1.

A pressure regulating valve for adjusting the internal pressure of the ozonizer is provided , and when the ozone concentration is different from the set ozone generation concentration, the opening degree of the pressure regulating valve is adjusted in a direction to match the ozone concentration with the ozone generation concentration. The ozone generator according to claim 1 or 2 , wherein an operation signal is transmitted to the pressure regulating valve .

A hydroponic cultivation apparatus using the ozone generator according to claim 1 for hydroponic cultivation.

This is an ozone control method for an ozone generator that generates ozone by supplying raw material gas from a raw material gas source to an ozonizer, and the adjustment range of the raw material gas flow rate is from 1 (L / min) to 2.5 (L / min). In the meantime, and when the ozoneizer internal pressure adjustment range is between 0.05 (MPa) and 0.15 (MPa), the raw material gas flow rate measured by the flow rate control valve having a flow meter and the secondary side of this flow rate control valve. The internal pressure of the ozonizer measured by the provided pressure gauge for measuring the internal pressure of the ozonizer is transmitted to the ozone generation control mechanism, and the ozone concentration generated by the ozonizer is measured based on the flow rate of the raw material gas and the internal pressure of the ozonizer transmitted by the ozone generation control mechanism. If the measured ozone concentration has a difference from the set ozone concentration, the operation signal is sent from the ozone generation control mechanism to the flow control valve that adjusts the raw material gas flow rate and / or the pressure control valve that adjusts the internal pressure of the ozonizer. An ozone concentration control method characterized in that the ozone concentration generated by the ozonizer is controlled by sending a gas.